불연속 지형에서의 사족 보행로봇 고속 주행을 위한 실시간 계획 및 제어에 대한 연구

Abstract

최근 사족보행 로봇의 도전적인 지형에서의 주행에 대한 많은 연구들이 이루어지고 있다. 그 중에서도 특히 바퀴기반 로봇이 가기 어려운 계단, 징검다리, 갈라진 지형과 같은 불연속적인 지형에서의 보행에 대한 연구들이 각광을 받고 있다. 이러한 불연속적인 지형에서의 성공적인 보행을 위해서는 로봇이 안전한 디딤발 위치를 딛도록 해야한다. 이를 위해 많은 연구들에서 플래너에서 디딤발의 위치를 정하고, 트래커에서 로봇의 발을 그 디딤발의 위치로 가게끔 제어를 진행하였다. 이때, 플래너에서 안전하고 실현 가능한 디딤발의 위치를 고르기 위해서는 로봇의 정적인 조건과 동적인 조건, 그리고 주변 지형의 정보를 모두 고려하여 최적화 문제를 풀어야 한다. 하지만 사족보행 로봇의 다이나믹스가 매우 비선형적이며, 최적화 문제의 비용함수와 제한 조건이 논-콘벡스 형태이기 때문에 이 최적화 문제를 실시간으로 풀어내는 것은 어렵다. 본 논문은 순차적으로 롤-아웃 방법과 비현실적인 디딤발을 제거하는 필터 구조를 통해 불연속적인 지형에서 주행하는 동적이고, 보행 패턴이 정해지지 않은 계획기와 제어기에 대한 방법을 제시한다. 본 논문에서 제안된 계획기와 제어기를 통해 기존에 극복하지 못하였던 큰 틈과 징검다리 환경을 빠르게 극복할 수 있다.